控制系统故障诊断与容错控制的分析和设计PDF电子书下载

第一章 概述 1

1.1 问题的提出 1

1.2 故障诊断 3

1.2.1 故障诊断的任务及其研究的内容 4

1.2.2 系统故障的特征量及其获取 4

1.2.3 故障的决策与分离方法 4

1.2.4 故障诊断的方法 5

1.3 容错控制 7

1.3.1 鲁棒容错控制 8

1.3.2 重构容错控制 9

1.4 容错控制和故障诊断技术中存在的问题及其发展趋势 10

参考文献 13

第二章 基于观测器的故障诊断 15

2.1 引言 15

2.2 故障检测观测器的特征结构配置方法 15

2.3 基于矩阵奇异值分解的鲁棒故障检测观测器和基于鲁棒观测器的故障诊断 22

2.3.1 问题的描述 22

2.3.2 基于矩阵奇异值分解的鲁棒观测器设计 24

2.3.3 基于多重模型假设下的并行鲁棒观测器残差输出的故障分离 29

参考文献 35

第三章 基于参数估计的故障诊断 38

3.1 引言 38

3.2 基于模参-物参关联方程灵敏度分析的故障模式识别 41

3.3 变结构变参数系统参数估计 45

3.4 变结构变参数系统辨识的自适应算法 57

3.5 基于参数估计和人工神经网络的动态测试与故障诊断的原理 63

3.5.1 基于参数估计和人工神经网络的动态测试与故障诊断的原理 63

3.5.2 应用实例--基于参数估计和人工神经网络的某导弹姿态控制系统动态测试与故障诊断系统 64

参考文献 67

第四章 基于人工神经网络的故障诊断 69

4.1 引言 69

4.2 多层前向神经网络和一种改进的多层前向网络快速学习算法 70

4.2.1 多层前向网络的结构及数学描述 70

4.2.2 一种多层前向神经网络的结构自调整算法 72

4.2.3 误差的后向传播原理及 BP 学习算法 73

4.2.4 一种改进的快速误差后向传播学习算法 (FBP) 75

4.3 基于 BP 和 FBP 学习算法的多层前向网络在故障诊断中的应用 77

参考文献 82

第五章 自适应模糊逻辑系统和基于自适应模糊逻辑系统的故障诊断 83

5.1 引言 83

5.2 模糊逻辑的数学基础 84

5.3 自适应模糊逻辑系统及基于自适应模糊逻辑系统的故障诊断 88

5.3.1 自适应模糊逻辑系统的数学描述 89

5.3.2 自适应模糊逻辑系统的函数逼近能力分析 91

5.3.3 自适应模糊逻辑系统的梯度下降学习算法 92

5.3.4 基于模拟退火的自适应模糊逻辑系统学习算法 94

5.3.5 自适应模糊逻辑系统的最近邻学习算法 97

5.3.6 自适应模糊逻辑系统的竞争学习算法 99

5.3.7 基于自适应模糊逻辑系统的建模与故障诊断实验研究 100

参考文献 103

第六章 基于专家系统的故障诊断方法 105

6.1 引言 105

6.2 专家系统的建造 106

6.3 知识的表示与获取 108

6.3.1 知识的表示 108

6.3.2 知识的获取 110

6.4 推理机 114

6.4.1 推理策略 115

6.4.2 推理控制策略 115

6.5 应用实例 118

6.5.1 系统的结构 118

6.5.2 基于 STD 智能检测的某运载火箭实时在线监测 119

6.5.3 基于 STD 实时在线监测的故障诊断专家系统 120

6.5.4 系统的功能特点、应用情况及结论 121

参考文献 121

第七章 逻辑诊断与故障树分析 123

7.1 逻辑诊断 123

7.1.1 逻辑代数 123

7.1.2 故障诊断中的逻辑问题 125

7.1.3 故障的逻辑诊断 125

7.2 故障的故障树分析方法 127

7.2.1 故障树的建造与数学描述 129

7.2.2 故障树的定性分析 135

7.2.3 故障树的定量计算 140

参考文献 146

第八章 应用信息量确定最佳检测步骤和最佳故障特征集 147

8.1 引言 147

8.2 信息及其度量与计算 147

8.2.1 熵函数 148

8.2.2 信息及其度量 153

8.3 用信息量的方法确定最佳故障特征集和最佳诊断步骤 153

参考文献 157

第九章 系统动态行为的 Petri 网描述及基于 Petri 网的故障诊断 158

9.1 Petri 网的基本概念 158

9.2 逻辑运算的 Petri 网建模 161

9.3 Petri 网的简化 163

9.4 基于 Petri 网模型的系统的分析 165

9.4.1 由 Petri 网模型求系统失效率 165

9.4.2 由 Petri 网模型求系统的最小路集与最小割集 165

9.5 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的描述与求解 172

9.5.1 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的关联矩阵求解法 172

9.5.2 基于 Petri 网的系统状态动态变迁的梯形图求解法 174

9.6 基于 Petri 网的故障诊断 175

参考文献 179

第十章 基于同时稳定的容错控制 181

10.1 引言 181

10.2 基于互质分解的多重系统同时稳定容错控制设计 182

10.2.1 基于互质分解的同时稳定问题的数学描述 182

10.2.2 基于稳定的互质分解的同时稳定控制器设计 186

10.3 基于 Hurwitz 稳定性理论和非线性优化的容错控制 190

10.4 应用仿真 196

10.4.1 某导弹姿态控制系统数学模型描述 196

10.4.2 同时稳定控制器设计 198

参考文献 200

第十一章 基于 H∞ 控制的多变量系统完整性设计 203

11.1 引言 203

11.2 H∞ 控制问题的表示 204

11.3 对执行器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计 207

11.3.1 具有执行器失效的控制系统状态空间描述 207

11.3.2 对执行器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计 209

11.3.3 应用仿真 215

11.4 对传感器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计 217

11.4.1 具有传感器失效的控制系统状态空间描述 217

11.4.2 对传感器失效具有 H∞ 范数界的完整性控制器设计 219

11.4.3 应用仿真 225

参考文献 227

附录 229

附录A 状态重构的基本结果 229

附录B 参数估计的基本结果 238

附录C 系统的稳定性 240

参考文献 242